1、地熱資源開發(fā)的環(huán)境問題爭辯熱巖開發(fā)最早于年在美國 試驗成功并進入商業(yè)運行發(fā)電，隨后世界很多國家相繼進展了大規(guī)模工業(yè)試驗與商業(yè)開發(fā)，但受技術(shù)力量和設(shè)備裝置等條件限制，我國從年才開頭相關(guān)爭辯，目前處于探究試驗階段，尚未進入商業(yè)運行。地熱資源與其他常規(guī)能源相比有經(jīng)濟和環(huán)境方面的優(yōu)勢，但在開發(fā)利用過程中仍會對環(huán)境造成影響，主要包括對地下水、地表水、 生態(tài)、土壤、大氣以及聲環(huán)境等造成的影響。但不同地區(qū)由于地熱能類型的開發(fā)利用方式不同，則對環(huán)境的影響亦不同，因此需要將地熱資源開發(fā)利用過程視為一體，基于地熱 工程整個生命周期的觀點來分析地熱資源開發(fā)利用全過程中的環(huán)境問題，才能全面地評價熱資源開發(fā)過程的環(huán)境影

2、響，以為地熱資源開發(fā)利用過程中的環(huán)境保護供給科學依據(jù)。地熱資源的開發(fā)利用過程淺層地溫能和深層地熱能的開發(fā)利用過程包括勘查與評價、開采利用和運營治理等階段，其環(huán)境影響伴隨整個過 程?？辈榕c評價階段主要通過承受航衛(wèi)片圖像解譯、地質(zhì)調(diào)查、地球物理、地球化學、地熱鉆井、產(chǎn)能測試和動 態(tài)監(jiān)測等技術(shù)方法進展綜合性勘查，查明地熱地質(zhì)背景，確定地熱資源可開發(fā)利用的地區(qū)及合理的開發(fā)利用深度 ；開采利用階段主要包括地下熱水的開采、傳輸、供熱和回灌等過程；運行治理階段主要包括動態(tài)監(jiān)測、設(shè)備維護 和人員治理。淺層地溫能的開發(fā)利用過程淺層地溫能開發(fā)利用主要有地下水源熱泵和土壤源熱泵兩種方式。熱泵機組主要由壓縮機、冷凝器

3、、蒸發(fā)器、膨脹閥、調(diào)整閥把握系統(tǒng)和換熱器組成，在能量轉(zhuǎn)換時需要消耗肯定的關(guān)心能量，在壓縮機和機組內(nèi)部制冷劑共同作用下，從環(huán)境中吸取低品位熱 能，然后轉(zhuǎn)換為高品位熱能釋放至循環(huán)介質(zhì)中加以利用。地下水源熱泵系統(tǒng)的熱源為地下熱水，冬季熱泵機組從生產(chǎn)井供給的地熱水中吸取熱量，提高熱能品位后，對建筑物供暖， 取熱后的地熱水回灌地下；夏季則生產(chǎn)井與回灌井交換，將室內(nèi)余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中，實現(xiàn)降溫或制冷。土壤源熱泵系統(tǒng)的原理與地下水源熱泵系統(tǒng)大體一樣，區(qū)分在于前者的熱源為土壤。由于土壤源熱泵系統(tǒng)和大局部地下水源熱泵系統(tǒng)都為能量循環(huán)利用模式，即只取熱不取水，所以淺層地溫能整個開發(fā)過程中對環(huán)境的影響相對較小，主

4、要是熱泵機組運行過程中產(chǎn)生的噪聲，以及勘查、鉆井過程中占用場地造成的生態(tài)破壞和土壤擾動等環(huán)境問題。深層地熱能的開發(fā)利用過程深層地熱能開發(fā)利用 可分為直接利用和間接利用兩種方式。間接利用主要指發(fā)電，用于發(fā)電的地熱流體一般要求在甚至 以上才比較經(jīng)濟。直接利用對水溫要求相對較低， 包括供暖、洗浴和養(yǎng)殖等。地熱供暖工程包括地上局部和地下局部，地上局部主要為地熱站，其中安裝除砂器、除鐵罐、 換熱板、循環(huán)泵和補水箱等配套裝置，通過運輸管道將熱能輸送給用戶；地下局部包括水泵抽水和地熱尾水回灌，受地質(zhì)條件限制，有些地區(qū)難以回灌，尾水直接或進展多級利用后排放到城市污水管道。地熱發(fā)電工程需要安裝發(fā)電機組、凝氣器和

5、工質(zhì)泵等。地熱水洗浴工程比較簡潔，直接將地熱水通過運輸管道送往用戶，從經(jīng)濟角度考慮往往與地熱供暖工程共用一套生產(chǎn)井和局部運輸管道，或者將地熱尾水用于洗浴。對深層地熱能假設(shè)開發(fā)利用過程中能實現(xiàn)完全回灌，則對環(huán)境的影響較小，主要是產(chǎn)生噪聲和對大氣環(huán)境的影響； 假設(shè)不能實現(xiàn)回灌，則對環(huán)境的影響較大，尤其是對生態(tài)環(huán)境的影響較大。此外，在地熱工程完畢時，還須對地熱廢井和廢棄裝置進展妥當處理。地熱資源開發(fā)利用過程中產(chǎn)生的環(huán)境問題 地下水環(huán)境問題地熱資源開發(fā)利用對地下水環(huán)境的影響主要表達在水質(zhì)、水位和水溫三個方面。水質(zhì)問題。 深層地熱水水質(zhì)因地而異，其成因打算了地熱水礦化度較高，往往富含微量元素和重金屬元素

6、。如圖和圖所示， 隨尾水排放、異層回灌或鉆井階段井壁套管裂開，高礦化地熱水會進入淺部地下水并與之混合，導(dǎo)致淺部地下水水質(zhì)改 變。已有水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)說明，我國北方某些地熱開發(fā)區(qū)淺部 地下水中礦化度和含氟量較高。資源問題。深層地熱能資源往往埋藏深，地下熱水補給緩慢且補給量小，假設(shè)長 期無回灌的持續(xù)開采必將造成地下水位持續(xù)下降，不但會造 成地熱能源鋪張，而且會導(dǎo)致地熱資源枯竭，并產(chǎn)生地面沉 降或塌陷等一系列次生地質(zhì)災(zāi)難。熱污染問題。地熱水經(jīng)過 一級或多級次利用后溫度降低，但相對于地下水而言其尾水 溫度仍較高，如我國西藏羊八井熱田尾水溫度為 ，華北地區(qū)的天津、河北雄縣地熱尾水達以上 ，當?shù)責嵛菜疂B入地下

7、后，由于其溫度較高會打破地下水原有的溫度場平衡，導(dǎo)致局部地下水水溫上升。大氣環(huán)境問題地熱水中往往含、等氣體，排放到大氣中會影響四周的大氣環(huán)境。氣體對人體危害較大，濃度低時能麻痹人的嗅覺神經(jīng)，濃度高時可致人窒息而死。是地熱氣體中的主要成分，含量可高達，假設(shè)任意排放，會加劇溫室效應(yīng)。此外，熱泵機組中冷凝器和蒸發(fā)器所用的工作介質(zhì)排放到大氣中也會影響臭氧層。地熱工程施工過程中的揚塵也會影響大氣環(huán)境，揚塵主要來自平場土地、打樁、挖土填方、建筑建筑物、材料運輸和攪拌等過程，尤其在枯燥無雨的有風天氣，揚塵對大氣污染較嚴峻，主要表現(xiàn)為增加大氣中的總懸浮顆粒物的含量。 地表水生態(tài)環(huán)境問題地熱資源利用過程中對地表

8、水的污染主要表達在水質(zhì)和水溫兩個方面，而受水水體水質(zhì) 和水溫的轉(zhuǎn)變將會引發(fā)一系列生態(tài)環(huán)境問題。一方面，地熱 水利用后仍含有大量余熱，尾水溫度甚至可達以上，地熱尾水排入地表水體后，受水水體的溫度上升，這會加速水中含氮有機物分解，導(dǎo)致地表水體富養(yǎng)分化；同時有機物分解會消耗水中大量的溶解氧，導(dǎo)致水體缺氧，影響水生生物正常生長；此外，地表水體水溫上升還將使水分子熱運動加劇，水汽在垂直方向上的對流運動加速，水體四周土體中水分蒸發(fā)加速而造成土體失水，導(dǎo)致陸生動植物因生活環(huán)境轉(zhuǎn)變而大量死亡或遷移，破壞了原有的生態(tài)平衡。另一方面，地熱水含有氟、重金屬和其他有害元素，地熱尾水與受水水體混合后會影響受水水體水質(zhì)，

9、但影響程度在我國南北方有所差異，如福州郊縣永泰鰻魚場地熱水養(yǎng)魚后尾水排入四周的小溪，經(jīng)監(jiān)測說明溪水中氟化物的含量僅為，遠小于地熱水中氟化物的含量 ，而北京小湯山地區(qū)的地熱尾水直接排放入四周的葫蘆河，河水中氟的含量由增加到。這主要是由于我國南方雨水充分且河水流量大，有限的地熱水排入水體后由于降雨和流淌水的稀釋作用，氟和其他溶解性有害元素的含量明顯降低，其影響不顯著；在我國北方利用地熱水供暖主要集中在冬季，該季節(jié)尾水排放量大且河水量較少，這會導(dǎo)致有些地方 的地熱水排放量與河水量幾乎相當，此種狀況下地表水體受 污染的程度相對較大。而受水水體水質(zhì)的轉(zhuǎn)變則會影響到魚 類及微生物等的生存。另外，在地熱資源

10、開發(fā)勘查與評價階 段，以及鉆井過程和地熱站建立過程等都會占用場地，破壞 四周的植被，從而影響所在地棲息動物的生活環(huán)境。土壤環(huán)境問題地熱水中礦化度較高，隨著尾水或農(nóng)業(yè)澆灌用水而進入土壤，使土壤溶液濃度增高，其濃度到達肯定程度后，會導(dǎo)致植物根系吸水困難，甚至會消滅植物體內(nèi)水分反滲現(xiàn)象。此外，土壤中鹽分增加，會影響微生物活動，如硝化細菌、根瘤菌等，致使土壤中養(yǎng)分不能有效轉(zhuǎn)化為植物可直接利用的成分，這均會造成農(nóng)作物減產(chǎn)。從長遠角度來看，高礦化度地熱尾水長期排放，使鹽分在土壤中日漸積存，尤其在蒸發(fā)猛烈的干旱地區(qū)，會造成土壤鹽漬化。 地熱資源開發(fā)利用也會引起地溫變化從而導(dǎo)致一系列環(huán)境 問題。淺層地表范圍內(nèi)

11、地溫受地下水影響較大，當?shù)叵聼崴诮乇磉\動時，由于其熱導(dǎo)率和熱容量均很大，很簡潔影響和把握巖土層溫度，使地溫保持在較低的溫度水平上，并處于平衡狀態(tài)。當?shù)叵聼崴梢鹚淮蠓认陆禃r，淺層土體因失去了水的動態(tài)把握與調(diào)整作用而使得原有的地 溫動態(tài)平衡被打破，地溫上升。而地溫上升將會導(dǎo)致土壤熱污染，進一步導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)、土壤農(nóng)藥污染加劇 等環(huán)境問題。另外，淺層地溫能開采階段地埋管的鋪設(shè)和深 層地熱能開采階段的鉆井過程均會造成土壤擾動，在地埋管 四周，土壤與外界長期的熱量交換過程會引起局部土壤溫度 發(fā)生轉(zhuǎn)變，而土壤溫度的轉(zhuǎn)變會進一步影響到微生物及動植 物的生存。地質(zhì)災(zāi)難問題長時間大量抽取地下熱水而

12、無回灌，必將導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降，孔隙水壓力減小，有效應(yīng) 力增加，致使土層壓密或蓋層裂開，引起地面沉降，在巖溶 地區(qū)還可能會導(dǎo)致地面塌陷。如西蘭懷拉基地熱田，在 年內(nèi)地面沉降量為，影響范圍達，并且還發(fā)生了水平位移。地熱資源往往位于現(xiàn)代火山和近代巖漿活動區(qū)域或近代地殼構(gòu)造運動活潑地區(qū)，地熱資源開發(fā)利用大局部是在區(qū)域地震活動性強 的地帶進展的，大量開采地下熱水轉(zhuǎn)變了地下應(yīng)力場，可能 誘發(fā)地震。世界上很多地熱田四周已經(jīng)觀測到低于里氏級 的稍微地震，而我國地熱田多年觀測結(jié)果顯示開發(fā)利用地熱 資源對地震影響微乎其微，由于開采地熱資源而引發(fā)的明顯 地震格外少，即使有也格外稍微，不會對地面造成很大影響，但考

13、慮到開發(fā)時間尺度問題，在將來更長時間內(nèi)是否會引發(fā)較大震級的地震活動尚不確定。另外，在 高溫水熱區(qū)，對淺層熱儲進展地熱鉆探過程中由于壓力的突然降低將會誘發(fā)水熱爆炸，如年月西藏羊八井 地熱田井發(fā)生猛烈水熱爆炸。其他環(huán)境問題地熱開發(fā)利用過程中的噪聲污染主要來自各種施工機械和車輛運輸產(chǎn)生的噪聲。施工過程中不同階段會使用不同的機械設(shè)備，使施工現(xiàn)場具有強度較高、無規(guī)章、不連續(xù)等特點的噪聲。噪聲強度與施工機械的功率、 工作狀態(tài)等因素有關(guān)，而實行肯定的防治措施，如根底減振、 隔聲窗等，可將噪聲污染降低甚至避開。我國地熱水中氟含量普遍較高，此外還含有砷、鉻、鉛等元素，這些元素會在魚體和農(nóng)作物中富集，并通過食物鏈

14、進入人體進而影響人類安康。另外，地熱尾水排放后在下水道處常年保持較高溫度， 使蚊子、蒼蠅和臭蟲終年不斷，不僅影響四周居民生活，還可能增加傳染病傳播的時機，增加發(fā)病率。地熱田內(nèi)分布有大面積的熱水沼澤、噴氣口和溫泉等地熱地質(zhì)景觀，大量開采地熱水會對其產(chǎn)生影響，甚至會使這些地熱地 質(zhì)景觀消逝。防治措施為了避開地熱資源開發(fā)利用過程中的環(huán)境問題，需要以 地熱系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，將資源環(huán)境經(jīng)濟作為一個整體系 統(tǒng)，實行以防為主，進展統(tǒng)一部署、統(tǒng)一規(guī)劃和綜合治理。 具體防治措施如下：政府相關(guān)部門應(yīng)加強監(jiān)控與治理，嚴格 地熱工程的審批制度，強調(diào)地熱資源開發(fā)過程中的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和回灌系統(tǒng)建立以及綜合開發(fā)利用，使地熱資源能

15、夠合理有 序地開發(fā)利用，削減盲目開采對地熱資源造成的鋪張以及過 量開采所導(dǎo)致的潛在地質(zhì)災(zāi)難影響的積存。加強地熱資源勘 查、開發(fā)和保護中的關(guān)鍵技術(shù)爭辯，如加強地熱尾水回灌技 術(shù)和地熱尾水處理爭辯；強化熱能利用效率和傳熱管道保溫 措施，降低地熱消耗和尾水溫度；改進地熱鉆井、綜合開發(fā) 利用和地熱防腐等方面的技術(shù)，提高地熱資源的綜合利用效 率和經(jīng)濟環(huán)境效益。針對不同的環(huán)境問題，以“預(yù)防為主，防 治結(jié)合”為原則，逐個擊破，將問題最小化，并針對具體環(huán)境 問題實行適宜的解決方案：針對熱污染，承受梯級屢次利 用，如利用地熱尾水養(yǎng)殖、洗浴或溫室種植和尾水回灌，但 是值得留意的是，回灌對地層條件有肯定要求，同時由

16、于地 熱尾水溫度的轉(zhuǎn)變使某些礦物質(zhì)發(fā)生沉淀，會對熱儲層或回 灌井造成破壞；針對生態(tài)環(huán)境問題，鉆井完成后要準時恢 復(fù)當?shù)刂脖患凹訌娢菜毓?，不能回灌的地區(qū)則實行必要的 地熱尾水處理措施，如可在寬闊農(nóng)村地熱區(qū)利用水生植物系 統(tǒng)凈化地熱尾水，而凈化后到達農(nóng)田澆灌標準的尾水用于農(nóng) 業(yè)澆灌；針對大氣環(huán)境問題，地熱蒸汽中對環(huán)境影響較大 的為、氣體，可承受物理或化學的方法將其去 除，如用蒸汽轉(zhuǎn)化法、燃燒法、生產(chǎn)商業(yè)性硫等方法去除 ，通過地熱井蒸汽分別生產(chǎn)商業(yè)性的用于溫室蔬 菜栽培，此外為了削減施工過程中大氣中的揚塵應(yīng)準時清理堆放在場地上的棄土、棄渣，不能準時清運的要適 時實行灑水等措施進展滅塵；針對噪聲環(huán)境

17、問題，井場選 址應(yīng)盡量避開學校教學樓區(qū)和居民區(qū)，施工單位應(yīng)優(yōu)先選用 低噪聲機械設(shè)備或自帶隔聲和消聲設(shè)備。結(jié)論地熱資源是一種干凈可再生能源，與傳統(tǒng)的化石能源相 比具有清潔環(huán)保、可循環(huán)再生等特點，但在其開發(fā)利用過程 中仍會對環(huán)境造成肯定影響。如地熱尾水排放造成地下水及 地表水污染，鉆機及其他設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生噪聲污染， 地埋管鋪設(shè)造成土壤擾動，地熱水循環(huán)過程中導(dǎo)致局部地溫 上升等，這些問題隨著時間的積存進而會引發(fā)生態(tài)破壞和地 質(zhì)災(zāi)難，如地面沉降、地裂縫等。對此，可實行地熱尾水回 灌、先進的消聲設(shè)備以及合理規(guī)劃等措施，將地熱資源開發(fā) 利用過程對環(huán)境產(chǎn)生的負面影響最小化，從而保證地熱資源 的可持續(xù)利用，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏。但是尾水 回灌對地質(zhì)條件有較高的要求，有些地區(qū)易于回灌，回灌率 可達，